Engenharia de Materiais I - Introdução e Classificação dos Materiais

Flashcards de vocabulário e conceitos fundamentais para a unidade curricular de Engenharia de Materiais I (FEUP), abrangendo classes de materiais, propriedades mecânicas, biomateriais, processos de fabrico e indústria nacional.

Metais e Ligas Metálicas

Substâncias inorgânicas constituídas por um ou mais elementos metálicos (podendo conter não-metálicos), que possuem estrutura cristalina, boa condutividade térmica e elétrica, elevada resistência mecânica, ductilidade e opacidade.

Cerâmicos

Materiais inorgânicos e não-metálicos formados por elementos metálicos e não-metálicos quimicamente ligados (óxidos, nitretos e carbonetos). Caracterizam-se por estrutura cristalina, elevada dureza, fragilidade, resistência ao desgaste, refratariedade a altas temperaturas e excelente isolamento elétrico/térmico.

Vidros

Sólidos inorgânicos não-cristalinos (amorfos). Na sua grande maioria são não-metálicos (baseados em sílica, $\text{SiO}_2$), existindo também vidros metálicos com propriedades mecânicas e magnéticas diferenciadas.

Polímeros

Materiais constituídos por longas cadeias macromoleculares orgânicas à base de carbono. São geralmente não-cristalinos (podendo apresentar cristalinidade parcial), de baixa densidade, maus condutores elétricos e térmicos, flexíveis e de dureza reduzida.

Compósitos (Híbridos)

Misturas multifásicas de dois ou mais materiais distintos compostas por uma matriz contínua e um material de reforço disperso, apresentando interfaces bem delineadas e combinando propriedades singulares de cada componente.

Semicondutores

Materiais que possuem propriedades elétricas intermediárias entre as dos condutores e as dos isoladores, cujas características condutoras são fortemente sensíveis a concentrações mínimas de impurezas (dopantes).

Biomateriais

Materiais destinados à implantação no corpo humano que exigem elevada biocompatibilidade, não gerando substâncias tóxicas nem desencadeando reações imunológicas ou biológicas adversas com os tecidos recetores.

Nanomateriais

Materiais cujas propriedades físicas e químicas específicas resultam da escala nanométrica de seus constituintes estruturais, com pelo menos uma dimensão característica compreendida entre $1$ e $100\,\text{nm}$.

Modos de Falha Estrutural Mecânica (Critérios de Ashby)

Classificação de falha em elementos mecânicos com base em limites de propriedades: deflexão excessiva por rigidez inadequada ($E$ muito baixo), deformação permanente por tensão de cedência baixa ($\sigma_y$ insuficiente) ou colapso catastrófico por tenacidade à fratura reduzida ($K_{1c}$ insuficiente).

Efeito de Stress-Shielding

Fenómeno biomecânico que ocorre quando existe uma discrepância acentuada entre o módulo de elasticidade ($E$) do implante metálico e o do osso circundante; o implante suporta a maior parte das cargas mecânicas, inibindo o estímulo funcional do tecido ósseo e provocando a sua reabsorção.

Tribocorrosão

Processo de degradação superficial irreversível gerado pela combinação sinérgica entre o atrito/desgaste mecânico e o ataque corrosivo eletroquímico em ambiente fisiológico.

Perda Assética (Aseptic Loosening)

Falha e perda de fixação do implante protético sem contaminação microbiológica, desencadeada primariamente pela reação imunitária e inflamatória celular contra os detritos de desgaste (wear debris) gerados na articulação.

Técnica de Space Holder (Metalurgia dos Pós)

Processo de fabricação de espumas metálicas porosas (ex.: de titânio) em que partículas espaçadoras temporárias (como ureia) são misturadas ao pó metálico, compactadas (ex.: $350\,\text{MPa}$) e removidas termicamente antes da sinterização final (ex.: $1100\,^\circ\text{C}$).

Oxidação por Micro-Arco (MAO)

Tratamento de modificação superficial eletroquímica a altas voltagens (ex.: $300\,\text{V}$) usado em titânio para biofuncionalização, promovendo o crescimento de uma camada porosa de $\text{TiO}_2$ (fases anatase e rutilo) enriquecida com elementos bioativos como cálcio ($\text{Ca}$) e fósforo ($\text{P}$).

Zollern & Comandita

Empresa fundada em 1991 sediada na Maia, especializada na fundição de precisão por cera perdida de ligas de aço e superligas, produzindo peças técnicas com pesos de $1\text{--}2\,\text{g}$ até $15\,\text{kg}$.

DURIT (Metalurgia Portuguesa do Tungsténio)

Empresa portuguesa de referência no processamento de metal duro (carboneto de tungsténio sinterizado com ligante metálico), orientada para ferramentas de elevado desempenho e peças resistentes ao desgaste mecânico.

FERESPE

Fundição portuguesa de peças técnicas de ferro fundido de alta liga e aços (incluindo aços inoxidáveis duplex, super duplex e super austeníticos) por moldação em areia e cera perdida, que exporta cerca de $90\,\%$ da sua produção.

Amkor Technology Portugal S.A. (anterior Nanium)

Unidade industrial especializada na tecnologia de empacotamento, encapsulamento avançado e montagem de componentes semicondutores e microeletrónica.